Devicenet與Ethernet網(wǎng)絡(luò)在PLC制造廠的應(yīng)用

1.引言
Devicenet是當(dāng)今較為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線的其中一種。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它把作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化的綜合自動(dòng)化功能。是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設(shè)備一對(duì)一的分別進(jìn)行連線的結(jié)構(gòu)形式。把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室中的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：
系統(tǒng)具有開(kāi)放性和互用性
通信協(xié)議遵從相同的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成開(kāi)放互連的系統(tǒng)。系統(tǒng)間、設(shè)備間可以進(jìn)行信息交換，不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可以互換。
系統(tǒng)功能自治性
系統(tǒng)將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以完成自動(dòng)控制的基本功能，并可以隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。
系統(tǒng)具有分散性
現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的是一種全分散的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
系統(tǒng)具有對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性
現(xiàn)場(chǎng)總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，不再需要DCS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換隔離等功能單元及其復(fù)雜的接線，節(jié)省了硬件數(shù)量和投資。簡(jiǎn)單的連線設(shè)計(jì)，節(jié)省了安裝費(fèi)用。設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理能力，減少了維護(hù)工作量。設(shè)備的互換性、智能化、數(shù)字化提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信與控制技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)的深刻改革。信息技術(shù)正迅速滲透到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備層，覆蓋從生產(chǎn)車(chē)間到企業(yè)管理經(jīng)營(yíng)的各個(gè)方面，溝通從原料供應(yīng)、生產(chǎn)制造到生產(chǎn)調(diào)度、資源規(guī)劃乃至市場(chǎng)銷(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐步形成以控制網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）就是順應(yīng)這一趨勢(shì)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。而以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。如圖所示為：以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。

2.項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介
PLC制造廠是生產(chǎn)臺(tái)達(dá)DVP-S和DVP-E等系列PLC的生產(chǎn)部門(mén)，此次做的項(xiàng)目是其中的3條產(chǎn)線包括：ICT狀態(tài)、ASSY狀態(tài)、T2+PACK狀態(tài)，其中每條產(chǎn)線包含8種及以上的信息狀態(tài)例如：產(chǎn)線缺料報(bào)警、O/I錯(cuò)誤、二次堆貨、測(cè)試治具不良等等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感器（熱電偶）、執(zhí)行器（電動(dòng)機(jī)）及操作人員的反饋信息等，在控制室工程師可以清楚地看到產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)以及向產(chǎn)線發(fā)布生產(chǎn)命令等。那么通過(guò)什么形式來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)與控制室、辦公室及操作員之間的信息交換呢？這就是我們最關(guān)注的問(wèn)題。籠統(tǒng)地說(shuō)，此項(xiàng)目用到的是現(xiàn)場(chǎng)總線（Devicenet）及工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)信息交換的。這也符合了上面闡述的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)種的應(yīng)用，其帶來(lái)的好處不再累述。

3.解決方案
3.1整個(gè)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：

3.2整個(gè)系統(tǒng)中用到的主要設(shè)備清單如下：

3.3網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的實(shí)現(xiàn)
如何將這么多設(shè)備組態(tài)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)彼此的通訊使我們關(guān)注的主要問(wèn)題，下面詳細(xì)說(shuō)明一下組態(tài)過(guò)程。首先，臺(tái)達(dá)遵循的Devicenet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)組態(tài)需要的軟件是DevicenetBuilder_V1.01，利用它可以將幾乎涵蓋所有的臺(tái)達(dá)產(chǎn)品集成在一起，組成Devicenet通訊網(wǎng)絡(luò)。其操作性簡(jiǎn)單、方便、易懂。下面詳細(xì)詮釋一下Devicenet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)步驟及細(xì)節(jié)，如下：
步驟1
硬件網(wǎng)絡(luò)都搭建完成后，設(shè)置好每個(gè)硬件節(jié)點(diǎn)的地址后，按著各個(gè)產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)將通訊格式修改成對(duì)應(yīng)的格式（此步驟不做詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)榕_(tái)達(dá)相應(yīng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上都有詳細(xì)的說(shuō)明），運(yùn)行DevicenetBuilder_V1.01，掃描整個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)搜索到網(wǎng)絡(luò)上的所有在線節(jié)點(diǎn)，如圖3-1。 第二個(gè)HMI的IP設(shè)置類似，就不累述。經(jīng)過(guò)上述3個(gè)步驟的設(shè)置，2個(gè)HMI和PLC就可以進(jìn)行以太網(wǎng)通訊了，這樣控制室和辦公室就可以完全監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間的各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)了。